怎樣選購塑料用電子拉力機(jī)
瀏覽次數(shù)：3892更新日期：2009-10-16
電子拉力機(jī)可以在受控的速度下對塑料樣條進(jìn)行伸展、彎曲、壓縮或穿刺，直至它們斷裂。它們是在塑料配混廠家實(shí)驗(yàn)室中為常見的儀器。這些廠家在混料開發(fā)過程中利用電子拉力機(jī)，以確定材料對于某一工藝和終端用途的適用性。電子拉力機(jī)今天也越來越經(jīng)常地出現(xiàn)在塑料注塑和擠出業(yè)者的實(shí)驗(yàn)室中。一個(gè)原因是它們被越來越多地應(yīng)用于前沿產(chǎn)品與工藝開發(fā)。另一個(gè)原因是它們對進(jìn)料和成品的質(zhì)量控制進(jìn)行更為嚴(yán)格的監(jiān)測。許多OEM廠家，特別是那些醫(yī)療裝置或汽車領(lǐng)域的，需要塑料加工商在生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)自行進(jìn)行測試。內(nèi)部測試的另一個(gè)原因是改善工藝控制，這能降低廢品率和實(shí)現(xiàn)真正的回報(bào)。
一、形形色色的測試
電子拉力機(jī)由一根（單臂）或兩根（門式）垂直的承載柱所組成，它安裝在一個(gè)固定水平基板上，頂部是一個(gè)活動的水平橫梁。在當(dāng)今的大部分電子拉力機(jī)中，支柱通常是由絲杠驅(qū)動，來確定活動橫梁的位置。電子拉力機(jī)的規(guī)格由框架能夠承受的大負(fù)載和承載單元的大負(fù)載結(jié)合起來進(jìn)行表示。負(fù)載單元安裝在電機(jī)驅(qū)動或油壓驅(qū)動的移動橫梁上。與夾具相連的承載單元測量力，可以從數(shù)字顯示或電腦上讀數(shù)。許多電子拉力機(jī)具有可互換的傳感器，從而能與待測試材料匹配。為了誘發(fā)塑料的應(yīng)變，電子拉力機(jī)在樣板上施加了力。拉伸、彎曲、壓縮或剪切方面的特殊測試按照樣板中誘發(fā)應(yīng)變的方向和施力的速度而被分類。由標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)電式電子拉力機(jī)來完成基礎(chǔ)測試。它們通常要在0.1mm/min至500mm/min的速度范圍中加載，不同的材料要求不同的測試速度。破裂成長和疲勞等動態(tài)和循環(huán)測試一般是在很長的時(shí)段內(nèi)，需要在載荷較低的伺服油壓電子拉力機(jī)之上完成的。早期的電子拉力機(jī)都有指針和圖表記錄器。它們現(xiàn)在已經(jīng)*被數(shù)控器和電腦軟件所代替。新型控制器可以自動測試，并顯示出相應(yīng)數(shù)據(jù)，甚至測試進(jìn)行中可以即時(shí)顯示應(yīng)力應(yīng)變曲線。減輕了實(shí)驗(yàn)員計(jì)算的工作量。電子拉力機(jī)針對塑料的測試至今普通的是拉伸強(qiáng)度與模量、彎曲強(qiáng)度與模量。對于ASTMD638和ISO527規(guī)定的拉伸測試，試樣的兩端被夾住。一個(gè)夾具固定，另一個(gè)在橫梁中，從固定夾具處移開，拉住試樣，直至其斷裂，隨后橫梁會自動停下來。
把試樣放在測試機(jī)固定底座上的兩個(gè)支撐上，進(jìn)行彎曲測試（ASTMD790、D6272和ISO178）。為了這個(gè)測試，橫梁的運(yùn)動方向與拉伸測試的相反，推著而不是拖著試樣的非有支撐的中央，直至其彎曲并有可能斷裂。在國內(nèi)，因?yàn)楹芏酂崴苄运芰显谶@個(gè)測試中不會斷裂，按標(biāo)準(zhǔn)測試方法需要計(jì)算撓度達(dá)到厚度1.5倍時(shí)的彎曲應(yīng)力，常用的是對4mm厚的試樣彎曲撓度6mm。
試樣如何保持在儀器底部是重要的，因?yàn)椴煌愋偷臏y試需要不同的夾具。更換夾具不但很難保持位置的一致性（這經(jīng)常影響測試結(jié)果），而且也容易碰壞嬌貴的部分—傳感器，對實(shí)驗(yàn)員力氣也是考驗(yàn)，很多女性難以完成這項(xiàng)工作。而且夾具的價(jià)錢有幾百元的，也有油壓操作的夾具貴至上千元。所以，盡量少換夾具。有的電子拉力機(jī)如LDX-300型材料試驗(yàn)機(jī)，三點(diǎn)式彎曲夾具和拉伸夾具設(shè)計(jì)在一起，就減少了更換夾具的過程。
二、機(jī)電式電子拉力機(jī)
常用機(jī)電式裝置的負(fù)載能力從幾十到數(shù)十萬牛頓。規(guī)格越大，成本就越高。無論是單柱式還是門式，測試塑料常用的儀器是立式臺頂裝置。相同原理適用于臥式儀器，它們主要被轉(zhuǎn)用至利用機(jī)械手連續(xù)處理試樣的自動化工藝中。立式儀器占地較少，也較易于操作。
單柱式電子拉力機(jī)有著較低的受力程度和較低的成本。它們負(fù)載能力為5000牛頓。門式電子拉力機(jī)的機(jī)架負(fù)載能力可達(dá)5000至1000000牛頓。負(fù)載單元也為一定大的力而被分級，這個(gè)力應(yīng)當(dāng)適合于電子拉力機(jī)機(jī)架和試樣。例如，放在1000牛頓機(jī)架的100牛頓負(fù)載單元能進(jìn)行拉力達(dá)100牛頓的測試。負(fù)載單元的能力不應(yīng)當(dāng)超出試樣估計(jì)的斷裂負(fù)載太多，否則會破壞測量準(zhǔn)確度。以重量計(jì)，測試數(shù)克的東西要使用天平，數(shù)十公斤的東西要使用磅秤，如果使用磅秤測試幾克的東西，誤差會有幾倍，失去了測試的意義。塑料測試中被為普遍使用的儀器是機(jī)架負(fù)載能力在1000至5000牛頓的單柱電子拉力機(jī)。對于填充和增強(qiáng)型塑料，經(jīng)常需要機(jī)架負(fù)載能力為20000牛頓的儀器。如果用戶想購買一臺負(fù)載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出需要的儀器，將不僅要付出更多的現(xiàn)金，犧牲部分精度，而且還要在測試時(shí)間方面有所支出。較大型的儀器運(yùn)行得較慢。例如，機(jī)架負(fù)載能力為5000牛頓的儀器通常以100mm/min的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，而500000牛頓的儀器以20mm/min的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
三、單柱式還是門式？
需要多少的大負(fù)載根據(jù)所測試的材料之類型而定，并且是在決定選擇單柱式機(jī)還是門式的時(shí)候要考慮的重要問題之一。還要考慮是否需要一個(gè)在受控溫度下測試用得上的環(huán)境分隔間。門式裝置較高，能讓較大的試樣和較大的加熱柜被插入到支柱之間。如果你將對泡沫進(jìn)行任何的壓縮測試，因?yàn)樵嚇油艽?，一般需要門式裝置。門式儀器較為硬實(shí)，所以在測試過程中撓度是單臂的二分之一。后就是成本上的差別。單柱式電子拉力機(jī)價(jià)格可能只是20000-30000元，而門式的款式通常價(jià)格范圍在30000至60000元之間。這些價(jià)格只是儀器的。電腦型的需要電腦成本，夾具又是另外一筆分開的成本，安裝與培訓(xùn)也是如此。如果需要特殊溫度的加熱腔，它一般售價(jià)在8000至20000元之間。
四、軟件上的進(jìn)展
電子拉力機(jī)在機(jī)電方面的設(shè)計(jì)相對成熟。新進(jìn)展是在控制軟件上的。先進(jìn)的電腦軟件提供了更高的生產(chǎn)力和度，并較容易被使用。這些軟件增多了一定程度的可重復(fù)性，這是以前不曾有的。對于搞科研的用戶來說，不能只是依賴于在斷裂點(diǎn)的讀數(shù)，科研人員現(xiàn)在可以通過物性測試來發(fā)現(xiàn)發(fā)生了什么。在斷裂前材料是否伸長了或者變形了？它的變形是否與應(yīng)力成比例？答案能有助于他們評估材料、確定安全裕度和更好地模擬終端使用。對于一般企業(yè)，則不需要這些數(shù)據(jù)。
新電腦軟件使測試、數(shù)據(jù)收集、分析、報(bào)告輸出、數(shù)據(jù)儲存和恢復(fù)都能自動完成。使用者能讓儀器在一定負(fù)載速率下運(yùn)行，系統(tǒng)將自動調(diào)節(jié)橫梁的速度。新軟件也令使用者能通過位置感應(yīng)器獲得測試過程中張力的真實(shí)值，感應(yīng)器測量出橫梁已經(jīng)移動的距離。試樣長度變化除以其原始長度就得出了自動應(yīng)變結(jié)果。新軟件也能實(shí)現(xiàn)更換感應(yīng)器時(shí)負(fù)載單元的自動核對與校準(zhǔn)。它“閱讀"負(fù)載單元上的電子件，并建立起參數(shù)，不再需要以前由操作者完成的機(jī)械式修正。
數(shù)據(jù)采集較快的較新軟件能更為地獲取負(fù)載峰值，并在較高速下或負(fù)載波動時(shí)更為詳細(xì)地檢查拉力/應(yīng)變曲線。典型的數(shù)據(jù)采集速度約為50Hz,（每秒鐘讀數(shù)50次），盡管取樣速度可以達(dá)到5kHz。
新驅(qū)動的電子拉力機(jī)比那些已經(jīng)用了10多年的帶數(shù)字控制板的儀器更為便宜。電腦新款式有著較簡單的控制，經(jīng)常不用具有圖表式讀取的數(shù)字顯示器。基于微型電腦的電子拉力機(jī)現(xiàn)在驅(qū)動著整個(gè)操作，因不用數(shù)字顯示器和一些電子元件，從而能把成本弄下來。
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